[发明专利]一种铬(Ⅵ)分子印迹材料及其制备方法与应用

说明书

本公开涉及一种铬(Ⅵ)分子印迹材料及其制备方法与应用，首先采用水溶液聚合法制备马铃薯淀粉接枝共聚物，然后将淀粉接枝共聚物进行胺甲基化改性，最后以铬(Ⅵ)为模板制备铬(Ⅵ)分子印迹聚合物材料。获得的铬(Ⅵ)分子印迹材料去除率高、选择性好和吸附容量高，在含铬(Ⅵ)废水处理中具有良好的应用前景。

技术领域

本公开涉及一种铬(Ⅵ)分子印迹材料及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本公开的总体背景的一些理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

铬是广泛存在于环境中的元素之一，由于良好的电子结构使得铬具有良好的工业应用价值。常用的六价铬化合物有重铬酸钾、重铬酸钠、三氧化铬、重铬酸铵、铬酸锌、铬酸铅等。重铬酸钾、重铬酸钠、三氧化铬、重铬酸铵已经在有机合成中作为氧化剂广泛使用。重铬酸钾和重铬酸钠已经用于制革媃剂的生产及皮革的鞣制。水中铬污染主要来源于六价铬，六价铬通过呼吸道、消化道、皮肤和粘膜侵入人体，会导致肠胃疾病和贫血等。铬化合物对土壤、农作物和水生物都有危害、含铬废水在土壤中积蓄，会使土壤板结，农作物减产。

常用的含铬废水的处理方法包括生物法、化学法和物理化学法。生物法是利用微生物及其新陈代谢产物的吸附作用、酶的催化转化作用、絮凝作用对六价铬进行还原富集活动；目前的研究还处在实验室阶段，并没有被大规模普及应用。化学法包括还原沉淀法、光催化法、电解还原法等，存在的缺点是：试剂需求量大，能耗高，处理成本高等。物理化学法包括膜分离法、离子交换法和吸附法。其中，分子印迹材料作为一种吸附剂，是通过分子印迹技术合成的对特定目标分子及其结构类似物具有特异性识别和选择性吸附的聚合物。但是目前关于铬(Ⅵ)分子印迹材料及其制备方法存在Cr⁶⁺去除率低、选择性差和吸附容量低等问题。

发明内容

针对以上背景技术，本公开的目的是提供一种铬(Ⅵ)分子印迹材料及其制备方法与应用，获得的铬(Ⅵ)分子印迹聚合物产量较高、去除率高、选择性好和吸附容量高，在含铬(Ⅵ)废水处理中具有良好的应用前景。

具体的，本公开采用以下技术方案：

在本公开的第一个方面，提供一种铬(Ⅵ)分子印迹材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)以糊化后的马铃薯淀粉和甲基丙烯酰胺为原料，过硫酸物为引发剂，尿素为助剂，采用水溶液聚合法制备马铃薯淀粉接枝共聚物；

(2)将步骤(1)中的淀粉接枝共聚物加入水中，加入碱调节pH至9～10，再加入甲醛，加热反应；然后把pH调节至11～12，加入二甲胺，加热反应；产物用丙酮沉淀，经洗涤和干燥，得到马铃薯淀粉接枝共聚物胺甲基化改性产物；

(3)以步骤(2)中的马铃薯淀粉接枝共聚物胺甲基化改性产物为原料，以铬(Ⅵ)为模板分子，加入交联剂，加热搅拌反应；反应结束后，采用碱液洗脱模板分子，再用水洗脱至中性，干燥，得到目标产物-铬(Ⅵ)分子印迹材料。

步骤(1)中，所述糊化后的马铃薯淀粉是通过以下方法制备得到的：按照质量比例为1:15～20的马铃薯淀粉和水混合，搅拌，于70～80℃搅拌糊化30～60min后冷却至40～50℃，备用。

针对本公开的发明目的，本申请探讨了不同淀粉种类作为反应原料，包括支链含量较高的糯米淀粉、直连含量较高的玉米淀粉和支链含量介于两者之间的马铃薯淀粉等，经过试验验证，选择马铃薯淀粉作为反应原料，获得的铬(Ⅵ)分子印迹材料产量较高(可提高5～15％)，吸附Cr⁶⁺效果好，具有其它种类淀粉具有不可比拟的优势。

在接枝共聚之前，对马铃薯淀粉进行糊化，经过溶胀后的马铃薯淀粉接枝共聚反应更加充分，接枝共聚效果更加优异，吸附容量更大。